Pa6STC發動機連桿研制難點剖析

王永和

摘要：Pa6柴油機是我國從法國熱機協會引進的一型性能先進、通用性好的柴油機，廣泛應用于民用發電和船舶主機上。在法國，將Pa6柴油機作為海軍艦船的主要動力，大到4700噸級的驅逐艦，小到800噸級的護衛艦，均采用Pa6柴油機作主機。在我國，Pa6柴油機作為船舶主機，一直表現出良好的性能和可靠性。本文通過對艦船用Pa6連桿試制的工藝分析、總結，介紹了在該新產品試制過程中遇到的困難和解決辦法。突出介紹了作為軍用產品在試制過程中應該如何控制產品質量，提高加工精度和效率。

關鍵詞：Pa6連桿；工藝；關鍵工序；精度；加工能力

因為連桿是活塞式發動機的主要零件之一，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳送給曲軸，又受曲軸驅動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿承受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質量小，強度高，因此加工工藝要求也就高。

筆者曾作為連桿工藝負責人就職的四川資陽發動機連桿生產基地年產中速機連桿8000余組，現主要產品有240柴油機連桿，280柴油機連桿、卡特柴油機連桿、MAN系列發動機連桿以及本文所述的Pa6發動機連桿。Pa6連桿是某型艦船裝備的16VPa6STC柴油機所裝連桿，該連桿材質選用35CrMoA，整體機械性能很好，韌性很好，加工難度較大，且軍檢要求眾所周知。

一、Pa6連桿的特點分析

（一）精度要求高。作為非民品，其精度要求非常高。如桿身的對稱度，大小頭軸承孔軸線平行度、軸線對端面垂直度，螺紋孔與連桿蓋螺栓支撐面的垂直度，螺紋孔各臺階孔及螺紋的同軸度，平面、扁尾面的對稱度、表面粗糙度以及非加工面的強化噴丸質量等等各方面的綜合因素給試制造成了客觀存在的難度。且驗收標準非常苛刻。如深斜油孔的對接，在連桿內部直徑相差2毫米的深孔要實現100%的對接，用戶用高清內窺鏡檢測，只要稍有臺階，或內孔粗糖度目視不佳，立即判廢。

（二）加工難度大。Pa6連桿從整體看來和16V280連桿是類似的。但即使細微的差別卻能在加工中體現出巨大的差異。如Pa6連桿采用的材質是35CrM〇A，含碳量較42CrM〇低，且屬于高級優質鋼，硬度較280連桿低，但軔性極好。在剖分體蓋工序，由于韌性和應力的原因，就造成機用鋸條卡死，不但造成鋸條報廢，還大費周章把鋸條取出并保證了連桿未受損傷。又如劃線工序：Pa6連桿前后安排了3個劃線工序共8個工步。工作強度大，完成這些工序也頗費周折。

二、關鍵工序典型工藝難點分析舉例

整個試制過程充滿著問題和困難，如何在這樣的困境中趟出一條路來，使這批連桿順利完成所有工序，順利交付使用，是工藝人員的職責和使命。不單是上面提及的幾個關鍵工序存在困難，這些困難只是整個試制過程的代表和縮影。

（一）體螺紋孔加工。體螺紋孔為4-M24X2-6H，用戶要求螺紋塞規檢查螺紋，必須“通規到底，止規一點都進不去”。根據240連桿和280連桿采用擠壓絲錐攻絲的經驗，這樣的要求是很不容易達到的。為了滿足用戶的檢驗要求，試制團隊對該工序每一個工步都進行了嚴格的規范，嚴格控制螺紋底孔直徑；攻絲前徹底清潔底孔，杜絕積屑瘤的產生；仔細配制攻絲潤滑劑；攻絲前對絲錐夾頭進行仔細修磨整備，并用試用件進行了試加工驗證等等，一系列措施，最終保證了體螺紋孔的精度要求。

（二）蓋螺栓孔加工。連桿蓋螺栓孔在肩面端有一截長35，孔徑為小25+0.1的臺階孔，而整個螺栓孔孔徑為小24.5，加工蓋螺栓孔、定位套孔的時候必須從結合面方向鉆孔、擴孔，這個臺階孔就無法從這個方向加工出來，必須采用二次裝夾。由于該臺階孔與體螺紋孔同軸度要求很高，二次裝夾的定位問題便成了該工序的一大難題。在前期的工藝和工裝準備中沒有涉及到這個尺寸，致使該臺階孔加工工序出現困難，無法實現。最后采取借用240型連桿鏜蓋螺栓孔工裝的思路，在磨齒工序后安排鏡該臺階孔工序。采用齒面、連桿大頭平面定位的方式，以體螺栓孔坐標為鏜蓋螺栓孔坐標，有效保證了該臺階孔與體螺紋孔的同軸度。

（三）體螺紋底孔球形銑削。為避免螺紋底孔尖角造成疲勞應力集中源，Pa6連桿螺紋底孔采用球形設計方案，對提高連桿內在質量起到了很好效果。但在深孔底部加工球形且粗糖度、形狀等要求很高，加工難度較大。在長期的探索中發現，高速鋼麻花鉆經過不同的刃磨，可以加工出不同形狀的孔底，通過觀察成型球刀的切削部分發現，兩條切削刃在一個平面內，組合成半圓，前刀面平整，與切削刃夾角為零，后刀面成橢圓型，與切削刃有10-15°的夾角，刀尖部分過渡平整就可以用于加工。要刃磨球刀，首先要根據孔的尺寸，刃磨出一個相同大小的半圓環，這個半圓環可以用一塊厚2-3mm的鐵片，配合大小相同的芯軸，在沙輪上磨出，直到圓環與芯軸配合無縫為止，對光檢查。球刀的刃磨要利用砂輪的側面刃磨鉆頭的螺旋面，直到刃磨出兩平面在一平面內，并且平整，注意兩平面對接處，不要磨穿。在磨切削刃的時候，注意要磨出10-15°的后角，使切削刃與樣板間無縫隙，對光可觀測，精磨后刀面注意不要傷到切削刃，后刀面不能高出切削刃，盡量磨光滑，做到這些，一把球刀就磨好了。

三、發動機關鍵零部件制造任重道遠

Pa6是性能可靠、技術成熟、用途廣泛的柴油機，今后在我國船舶行業還將長期、大批量使用。要作好Pa6柴油機技術的消化、吸收和“反設計”工作，對Pa6柴油機的設計和技術要“知其然，還要知其所以然”。試制成功后的總結，對發動機制造者來說是一筆寶貴財富的積累。發動機人需繼續戒驕戒躁，虛心學習，潛心鉆研，努力實現我國裝備制造的全面國產化和技術領先。

參考文獻

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